摘 要：軸瓦在許多領(lǐng)域之中都有著廣泛的應(yīng)用，而在軸瓦的生產(chǎn)和修復(fù)過程中，都離不開釬焊操作，焊接的質(zhì)量對于軸瓦的質(zhì)量有著非常重要的影響，所以必須要注重焊接質(zhì)量的控制。因此本文首先就烏金瓦面焊接質(zhì)量控制的意義進行了探討，然后對烏金瓦面焊接過程中常見的質(zhì)量問題，同時對于烏金瓦面焊接質(zhì)量影響因素進行了總結(jié)，最后提出了烏金瓦面修復(fù)時焊接質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：滑動軸承 釬焊作業(yè) 焊接質(zhì)量

中圖分類號：TG44 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

前言

滑動軸承具有承壓面積大，工作平穩(wěn)，無噪音等優(yōu)點，常用于重載高速的場合，廣泛用于汽輪機主軸軸承、大型電機的軸承、大型內(nèi)燃機的曲軸軸承等。在滑動軸承中，軸瓦及其內(nèi)襯的合金，稱為軸承合金（又稱烏金）。軸承烏金瓦面與鋼胎屬于異種金屬，僅能采用火焰釬焊作業(yè)進行焊接，其焊接性較差。軸承在工作中不僅承受軸的壓力，而且還與軸之間產(chǎn)生強烈的摩擦，可導(dǎo)致軸瓦的損壞和大型設(shè)備的停運。由于軸是機器上主要的零件且價格較貴、更換困難，所以在磨損不可避免的情況下從軸瓦材料上、焊接質(zhì)量上、工藝措施上采取措施，以確保軸受到較小的磨損。

一、烏金瓦面質(zhì)量保障的意義

1.軸瓦設(shè)備的重要性

滑動軸承往往用于大型設(shè)備上，對主軸起支撐作用，既要保證軸系的高速運轉(zhuǎn)，又要保證軸系的安全（在產(chǎn)生故障時，主軸不被損壞）。因為大型設(shè)備的軸較為貴重，如果軸系損壞不僅更換困難，而且設(shè)備本身造價高昂，加之設(shè)備停運帶來的經(jīng)濟損失更加巨大。故必須在支撐軸的瓦面的材料上、焊接工藝上、焊接質(zhì)量上尋求突破，只有軸瓦系統(tǒng)的安全穩(wěn)定來保證軸的安全，保證設(shè)備的安全高效運行。

2.常見軸承合金簡介

軸瓦的瓦面所用的軸承合金材料巴士合金稱之為烏金，這種巴士合金按其化學(xué)成分可分為兩類，即錫基巴士合金和鉛基巴氏合金。 錫基軸承合金，它是錫和銻、銅等元素配置而成的合金。最常用的錫基巴氏合金是ChSnSb11-6，Ch表示軸承合金，其中銻（Sb）的平均含量為11%，銅的平均含量為6%，其中為錫（含量為83%）。在錫基巴氏合金中，軟基體為銻在錫中的固溶體，硬質(zhì)點是化合物SnSb和Cu3Sn。

錫基巴氏合金的摩擦系數(shù)小，塑性、導(dǎo)熱性和耐蝕性好，主要用于高速重載下的工作的軸承，如汽輪機、電動機上的主要軸承，其許用工作溫度不能超過110攝氏度。錫基巴氏合金的疲勞強度低，為了提高其疲勞強度和節(jié)約錫基巴氏合金，常在低碳鋼的軸瓦上澆鑄一層薄的錫基巴氏合金，這種軸承通稱雙金屬軸承。

鉛基巴氏合金，它是以鉛為基礎(chǔ)，加入銻、銅等合金元素的軸承合金。最常用的排號是Chpb16-16-1.8，其中含16%Sb、16%Sn和1.8%Cu，其余為鉛（含量約為66.2%）。這種合金的軟基體是錫和銻在鉛中的固熔體，硬質(zhì)點是化合物SnSb和Cu3Sn。

鉛基巴氏合金的性能不及錫基巴氏合金，但避免了用價格貴的錫，故成本較低，常用來制造中等負(fù)荷的軸承，如電廠風(fēng)機、泵、磨煤機和電動機設(shè)備的軸承上，其許用工作溫度不能超過120攝氏度。

除了用巴氏合金作為軸承合金外，在生產(chǎn)上還用銅基軸承合金，如ZQPb30、ZQSn10-1等。除此而外還有鉛基軸承合金（基本元素是鉛，主添加元素有銻和錫）、鑄鐵軸承合金（如珠光體灰口鐵）以及粉末合金軸承材料（將金屬粉末或金屬與非金屬粉末放在模具內(nèi)加壓成形，然后燒結(jié)而成為零件）等。

3.軸承合金選用原則

在滑動軸承中，制造軸瓦及其內(nèi)襯的合金，稱為軸承合金，軸承在工作中不僅承受軸的壓力，而且還與軸知己產(chǎn)生強烈的摩擦。由于軸是機器上主要的零件且價格較貴、更換困難，所以在磨損不可避免的情況下從軸瓦材料上采取措施，以確保軸受到的磨損較小，為此軸承合金應(yīng)滿足以下要求：

1、具有較小的摩擦系數(shù)和足夠的強度，抗壓強度和疲勞強度；

2、硬度不高以免磨損軸；

3、能夠保存潤滑油，以保持潤滑；

4、良好的導(dǎo)熱性與內(nèi)腐蝕性；

5、良好的的工藝性能——易于澆鑄，并易于和瓦底焊合；

6、材料的經(jīng)濟性，制造容易，成本低廉。

為了滿足上述性能的要求，除了對材料本身的性能加以考慮外，則應(yīng)要求軸承合金的組織是：在軟的基體上均勻分布著硬的質(zhì)點。軸承工作時，軟的基體很快地被磨凹下去，凹陷處可以儲存潤滑油，而突起的硬質(zhì)點承擔(dān)軸的壓力，起著支撐軸的作用，并抵抗磨損。由于軸與軸承的接觸面積減少，軸承被磨凹下去的便可存儲潤滑油，有了潤滑油，軸轉(zhuǎn)動時能形成油膜，使軸頸與軸承在轉(zhuǎn)動時不直接接觸，因而摩擦系數(shù)減小，減少了磨損；流動的潤滑油還可以及時帶走熱量和磨宵。此外軟的基體還可以承受沖擊和震動，以保證軸承和軸能夠很好的磨合等優(yōu)點。這種軸承合金組織保證了近乎理想的摩擦條件、極低的摩擦系數(shù)和機械的安全運轉(zhuǎn)。

二、烏金瓦面常見的質(zhì)量問題

1.烏金瓦面表面缺陷

1.1氣孔

氣孔一般是在進烏金焊接過程中，在凝固時熔池中的氣泡未能及時的逸出，而出現(xiàn)的空穴現(xiàn)象，成為氣孔。誘發(fā)氣孔的因素包括：烏金表面有油污、水份和銹跡；填充烏金條內(nèi)存在氣孔；操作手法不當(dāng)?shù)取ｎA(yù)防氣孔的措施是：焊接區(qū)域清理干凈，制作填充烏金條講求工藝，控制焊接熔池溫度，控制焊接速度，焊工操作技能嫻熟經(jīng)驗豐富，加強焊接過程的層道清理。

1.2夾渣

其主要是指焊接過程中熔渣殘存在烏金中。夾渣主要有非金屬夾渣和金屬氧化物兩類，其形狀與分布有密集夾渣、條狀、鏈狀、點狀等，其中焊縫內(nèi)部深埋的條狀、點狀夾渣是最常見的一種焊接缺陷。控制夾渣的有效措施有：清理、清洗烏金瓦面氧化層與非金屬污物；熔制烏金條時保證干凈無渣滓且烏金不被氧化；焊接過程中焊接溫度與焊接速度配合得當(dāng)，烏金瓦面與填充烏金無過燒物質(zhì)。

1.3 裂紋

裂紋是烏金瓦面特別常見的缺陷，瓦面烏金裂紋相對比較嚴(yán)重的焊接缺陷，其破壞最初是從裂紋處開始的。由于軸系是常時間運轉(zhuǎn)的零件，運轉(zhuǎn)就會有震動的伴生，在長期震動的環(huán)境內(nèi)細(xì)小的裂紋往往會隨著時間的推移逐漸地延伸，形成加長或通透的裂紋，破壞了零件的整體性，同時零件的強度降低性能變差；加之零件是在一定的油壓中工作，裂紋受均勻的力會產(chǎn)生更大的破毀導(dǎo)致烏金瓦面成塊的脫落。因此在進行烏金瓦面焊接過程中要采取有效措施來避免裂紋的出現(xiàn)，而且焊接完成之后還需要采取有效方法進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)裂紋要給予針對性的補救與處理，確保零件質(zhì)量的安全性能。

1.4未熔合

在對烏金瓦面進行焊接時，在瓦面焊接區(qū)域?qū)娱g或補焊焊道出現(xiàn)局部未熔透現(xiàn)象，則稱之為未熔合。未熔合是烏金瓦面焊接過程中比較常見的一種缺陷，其會導(dǎo)致烏金瓦面會出現(xiàn)不同程度的間斷，從而極大地降低了瓦面的強度，還會誘發(fā)裂紋。因此，在進行烏金瓦面焊接過程中，嚴(yán)禁出現(xiàn)未熔合缺陷的存在。烏金焊接未熔合通常是因為焊接烏金時對熔池溫度控制不當(dāng)，或烏金氧化過燒造成這一重大缺陷。

1.5磨損與塊狀缺損

烏金瓦面由于潤滑油中存在渣滓鐵屑之類的雜物，會產(chǎn)生軸與瓦面的碰撞磨損或擦傷，因此在軸承潤滑進油管路上必須裝設(shè)濾網(wǎng)裝置，以防渣物對軸瓦的磨損與擦傷。烏金瓦面由于長期在交變震動的環(huán)境下運行，瓦面與瓦胎是釬焊熔合強度較低，熱脹系數(shù)也不同，往往會沿著瓦胎成片脫落，形成瓦面塊狀缺損現(xiàn)象。再者是烏金在焊接的過程中若溫度過高，產(chǎn)生過燒造成烏金脆化而脫落，杜絕塊狀缺損的最有效方法是瓦胎掛錫質(zhì)量的保證和烏金焊接中不過燒。

2.烏金瓦面內(nèi)部缺陷

烏金瓦面內(nèi)部缺陷主要是瓦胎與烏金瓦面過渡層即錫層，錫層的釬焊層未充分?jǐn)U散或擴散不均勻，使烏金瓦面和過渡的錫層及瓦胎沒有達(dá)到充分的擴散熔合，而造成間層未熔合，此缺陷是最為常見的缺陷，是造成瓦面局部塊狀脫落的主要原因之一，其危害程度要大于氣孔、夾渣。

三、烏金瓦面修復(fù)焊接質(zhì)量保障措施

1.烏金條的制作工藝

烏金瓦面補焊過程中，填充烏金條必須是粗細(xì)、長度適中的條裝，便于焊接時操作。烏金條的制作必須講求工藝，如果工藝不到位往往會產(chǎn)生各種焊接缺陷，由于烏金價格較為昂貴，會造成再次的浪費與損失。烏金出廠時絕大部分都是重量5Kg--10Kg長方體塊狀物體，而焊接瓦面時一般使用加工成長約50㎝寬約8㎜厚度約為6㎜的橢圓扁條狀烏金條使用。熔化烏金條的模具最好用不銹鋼加工制成，使用時用砂紙或干凈的白布打磨干凈凹槽無污物烏為止，烏金熔化時盡量使用坩鍋，實現(xiàn)均勻熔化且不產(chǎn)生氧化物和烏金材料過燒。切不可用焊炬火焰直接去熔化，很容易把烏金氧化或過燒，造成烏金變脆、易裂、易脫落等缺陷，所以在制作烏金條的過程中嚴(yán)格控制所用設(shè)備的潔凈度與溫度。

2.烏金瓦面補焊

2.1局部磨損的軸瓦補焊方法

先用刮刀把磨損后需要補焊的瓦面均勻地刮掉薄薄一層，以清除油脂污垢，然后再用10%的鹽酸+鋅粒反應(yīng)后的溶解液清洗干凈后，再用清水沖洗，將瓦面用白布擦拭干凈后進行補焊磨損的瓦面，采用氧乙炔手工焊法進行焊接，將H01-6焊炬的火焰調(diào)至碳化焰加熱磨損了的瓦面，同時不斷地用烏金條擦拭加熱處尋找熔池，或當(dāng)看到加熱的烏金瓦面微微凸起時烏金熔池產(chǎn)生，立即開始添加烏金條，隨后邊加熱熔化烏金條邊向前移動，移動速度要快，避免烏金過熱產(chǎn)生過燒，只要添加烏金條與瓦面烏金熔為一體即可。若看到凹陷的熔池就說明溫度偏高，立即停止此處的補焊，重新在溫度低的另一處開始補焊，補焊結(jié)束瓦面在室內(nèi)自然冷卻，不可強制降溫；在補焊的整個過程中一定嚴(yán)格控制瓦面和瓦胎的溫度不得超過170°C。

2.2瓦面烏金塊狀脫落補焊方法

先將烏金脫落的瓦面周圍用木錘進行敲打，從敲打聲音判斷烏金瓦面與瓦胎是否開裂，如找到熔合不良的區(qū)域應(yīng)全部用扁鏟剔掉，然后檢查瓦胎表面的錫層是否均勻存在，均勻存在可在錫層上直接進行烏金補焊。若烏金脫落面積較大，應(yīng)分成若干小塊，一塊一塊補焊后連成整體。先加熱掛錫后的瓦面，并用烏金條觸拭，烏金熔化并能與錫熔在一起時即可加添烏金，同時向前移動，第一層不易太厚2㎜左右即可，以后用同樣的方法堆焊，堆焊厚度較第一層厚些，直到符合厚度為止。堆焊的過程中一定要控制溫度，切忌溫度過高過熱，必要時將鋼體瓦胎浸在水盆中進行焊接。若補焊一遍厚度不夠，可以再焊一遍，切不可一遍焊得過厚。否則烏金將過熱、變脆、易裂、易脫落。補焊完畢自然緩冷，冷卻后用小木錘敲擊烏金瓦面判斷焊接質(zhì)量，直到合格為止。再將軸瓦放入堿水中（10%苛性鈉或苛性鉀）煮10分鐘后取出，用清水清洗；如果軸瓦太大，可用熱堿水刷洗，然后用鋼絲刷將瓦面刷干凈，檢查合格后進行切削加工。

3.瓦胎錫層釬焊工藝

瓦胎錫層局部脫落或缺損，是廠家生產(chǎn)時瓦胎溫度偏低或偏高錫層擴散的不充分造成，也較為棘手的難題，錫層的釬焊在整個瓦面補焊過程是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，錫層釬焊熔合良好后期的烏金脫落的可能極小，所以錫層的焊接質(zhì)量必須得到保證。瓦胎掛錫前清理瓦胎污物，再用用堿水清洗掛錫面，然后用氧化火焰把脫錫的瓦胎燒一遍，以清除殘留在針孔內(nèi)的石墨和油垢，之后用中性火焰加熱鋼胎瓦面掛錫，當(dāng)瓦胎加熱到300°C左右時將氯化鋅涂在瓦面上，并用錫條磨擦加熱面，錫熔化后薄薄覆蓋與瓦面，厚度控制在0.5㎜以內(nèi)，焊接速度與加熱溫度匹配得當(dāng)，防止瓦胎溫度過高造成整體錫層脫落和溫度偏低而得不到充分的擴散，直到表面全部均勻掛滿為止。掛上的錫呈暗銀色；如果是發(fā)黑色或淡黃色，則表明溫度過高，應(yīng)重新掛錫。掛錫后接著補焊烏金，不可放置時間過長，以免錫層氧化。

4.烏金瓦面焊接檢驗

烏金瓦面補焊結(jié)束冷卻至室溫時，對補焊的區(qū)域進行徹底的檢驗，確保焊接質(zhì)量的合格。由于此焊接屬于釬焊不同于其他同種金屬材料的焊接檢驗，用射線、超聲等方法進行。只能用聽其音、觀其色的方法進行檢驗。用木錘敲擊瓦面所產(chǎn)生的聲音進行判斷，敲擊瓦面的區(qū)域發(fā)出特別清脆的聲音，說明此區(qū)域焊接質(zhì)量良好，若發(fā)出的聲音較悶則反應(yīng)出此處的焊接質(zhì)量存在問題；觀其色是觀察補焊后的烏金顏色進行判斷，顏色一致說明焊接質(zhì)量優(yōu)良，顏色變暗說明高溫或過燒，就這樣對整個補焊區(qū)域進行檢驗，檢驗合格后進行切削加工。

5.烏金焊接技能要求

常見的錫基軸承合金（通常稱為烏金），其熔 點232℃ 。補焊時一般采用氧乙炔火焰手工氣焊進行釬焊焊接，因為烏金的熔點僅有232℃，而焊炬的火焰溫度達(dá)3000℃以上，在溫度的控制上有極大的難度，焊接溫度稍微偏低了熔合不在一起造成未熔合重大缺陷，致使補焊失敗；焊接溫度偏高了輕則造成烏金過燒，重則造成錫層和烏金層整體脫落也就是脫胎。所以必須選用經(jīng)驗豐富氣焊技能較高水平的焊工進行施焊，確保烏金瓦面補焊、修復(fù)的成功。

四、結(jié)束語

綜上所述，在進行軸瓦烏金修復(fù)焊接過程中，必須要對殘存的缺陷進行徹底的清除、清洗，選用釬焊經(jīng)驗特別豐富的焊工進行補焊，并對能焊接過程中各個環(huán)節(jié)的焊接工藝措施嚴(yán)格執(zhí)行到位，并采取必要的措施，這樣不僅可以保證軸瓦烏金的正常焊接，而且還能提高軸瓦烏金的焊接質(zhì)量，極大地提高大型成套設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]宋琳生，電廠金屬材料基礎(chǔ)知識[J].中國電力出版社，2012.11.

作者簡介：王元平，男，（1971.10-），籍貫：內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市 學(xué)歷：大專焊工高級技師。神華準(zhǔn)能集團焊工技能大師，主要從事焊工技術(shù)及焊接工藝和焊接質(zhì)量方面的研究。